MEMS発振器とは

MEMS発振器とは、MEMS構造の発振器を用いた電子機器に不可欠なクロック信号源を生成する発振器です。 かつては発振器として水晶デバイスがよく使われていましたが、現在でも水晶デバイスが多く使われています。 融合発振器を共振点として利用した発振器です。

MEMS発振器の原理は、発振器の共振子としてMEMS（微小電気機械システム）技術を使用して回路を構成する点にあります。このMEMS振動子は、薄膜微細加工技術を用いて製造され、単結晶シリコンで作られています。このシリコンは、チタンに比べて14倍以上の引張り強度を持ちます。動作時には、振動子の変位は非常に微小で、周囲とのギャップに対して極めて小さな振動を行います。

MEMS振動子の動作原理
MEMS振動子は、圧電効果による圧電駆動を行う水晶デバイスとは異なり、静電解励起力で駆動されます。MEMS専用の発振回路とMEMS振動子が電気的に接続されることで、発振を維持する回路が作動します。これにより、MEMS振動子を機械的に特定の周波数に固定させて振動させることが可能です。

特徴と利点
高強度材料: MEMS振動子は単結晶シリコンで作られており、非常に高い引張り強度を持っています。
微小振動: 振動の変位が非常に小さいため、精密な振動制御が可能です。
周波数設定の柔軟性: 水晶発振器と比較して、PLL（Phase Locked Loop）を使用することで、周波数を自由に設定できます。

欠点と課題
消費電力の増加: 回路構成が複雑になるため、消費電力が増加する可能性があります。
ノイズ特性の劣化: 周波数ジャンプの影響でノイズ特性が劣化しやすいという問題があります。

比較
水晶発振器に対して、MEMS発振器は設計の自由度が高く、材料の強度も優れています。しかし、回路の複雑さとノイズ特性の課題があります。これらの特性を理解し、用途に応じて適切に選択することが重要です。

MEMS発振器の使用用途

MEMS発振器は、タイミング信号やクロック信号を必要とする多様な電子機器に広く使用されています。具体的には、携帯電話、パソコン、ウェアラブル端末、車載用のコネクテッド・デバイス、医療機器などで活躍しています。近年では、5Gの導入による回線速度の向上やIoT（モノのインターネット）の普及が進む中、自動運転やVR機器などの市場が拡大しています。これにより、MEMS発振器の需要は今後も大幅に増加すると予想されています。

※一部商社などの取扱い企業も含みます。